(0 Голосов)

 

Процесс 3d-печати металлом

3D-печать – это технология аддитивного (послойного) изготовления трёхмерных деталей из того или иного материала, будь то полимер или металл.

Описание технологии

При 3D-печати металлами осуществляется передача цифровых данных на специальную машину – 3D-принтер, который в соответствии с ними формует требуемую деталь, используя различные методы плавления или спекания металлического порошка.

В наши дни эта технология использует широкую гамму металлических порошков и позволяет производить на высоком техническом уровне даже такие компоненты, изготовление которых было невозможным ещё несколько лет назад. Более того, послойное наращивание теперь применяется уже не только для создания прототипов, но и для массового производства деталей, к которым предъявляются самые высокие требования.

3D-печать позволяет производить металлические детали сложнейшей формы, которые не могут быть изготовлены с помощью традиционных методов травления или литья.

Функциональной пригодностью для изготовления различных конструктивных элементов методом 3D-печати обладает целый ряд металлов, включая, в частности, золото, серебро, титан, нержавеющую и инструментальную сталь, алюминий и его сплавы, кобальт-хром, никелевые и многие другие сплавы.

При аддитивной печати металлами обеспечивается широкий спектр возможностей, от производства прототипов до выпуска партий изделий численностью до 20 тысяч штук, в том числе:

– изготовление деталей небольшого размера и крайне сложной формы без механической обработки;

– производство высококачественных штучных изделий, идеальных для осуществления опытно-конструкторских работ (прототипы), а также партий деталей с самыми жёсткими допусками;

– промышленный выпуск деталей с максимальным приближением к окончательной форме и исключительной точностью размеров;

– в отличие от традиционных технологий возможность инновационных модификаций конструкции изготавливаемых деталей;

– производство топологически оптимизированных деталей и широкая приспосабливаемость к требованиям заказчиков;

– возможность значительного сокращения массы деталей за счёт внедрения сложных и тонкостенных конструкций.

История разработки

Начальные попытки печати металлами были отмечены в 1880-е годы, когда первые сварщики стали применять дуговую сварку угольным электродом для соединения двух металлических деталей плавлением.

Позже было установлено, что использование третьего, плавящегося, металлического компонента (прутка) позволяло наплавлять металл в виде валика.

Однако точная трёхмерная печать металлами была невозможна до появления электронных лучей и вакуумных камер.

Так, на протяжении десятилетий для восстановления изношенных валов двигателей использовалась дуговая сварка со струйным переносом металла, но по своему качеству она безнадёжно уступает технологии регулируемой послойной печати. Для дуговой сварки со струйным переносом металла используется гравитационный дозатор металлического порошка, встроенный в наконечник специальной кислородно-ацетиленовой горелки, которая расплавляет порошок в момент, когда дозатор подаёт его внутрь наконечника горелки.

Настоящим прорывом, обеспечившим возможность серийной 3D-печати металлами, стало, в частности, использование лазера.

Замена вышеописанной горелки на лазер позволила создать мощный формовочный инструмент: при одном из современных методов аддитивной печати питающий поток металлического порошка, со всех сторон защищённый от окисления струёй защитного инертного газа, расплавляется лазерным лучом, пропущенным сквозь центральное отверстие в печатающей головке.

Различные методы 3D-печати металлами

– Прямая 3D-печать металлами (англ.: DMP), представляющая собой метод послойного изготовления высококачественных металлических деталей сложной формы по исходным данным 3-координатной системы автоматизированного проектирования.

В соответствующем 3D-принтере высокоточный лазерный луч направляется на частицы металлического порошка и выборочно, один за другим, формует из металла тонкие горизонтальные слои требуемой детали.

– Селективное лазерное плавление металла (англ.: SLM), недавно с большим успехом использованное агентством НАСА для формования стальных компонентов ракетного двигателя. При этом инженерам агентства удалось изготовить детали, обладающие сложной геометрией, о которой раньше можно было лишь мечтать, и размерной точностью, превосходящей возможности традиционных технологий изготовления.

– 3D-печать методом послойного спекания металлических порошков с помощью электронно-лучевой пушки (англ.: EBM).

Обновлено (24.09.2018 20:19)